Р.К. Яфаров – д.т.н., профессор, зав. лабораторией субмикронной электронно-ионной технологии,  Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН

E-mail: pirpc@yandex.ru

Д.В. Нефедов – к.т.н., науч. сотрудник,  лаборатория субмикронной электронно-ионной технологии, Саратовский филиал ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН E-mail: nefedov_dv@rambler.ru

Постановка проблемы. Как известно, композитные наноалмазографитовые пленочные материалы имеют более низкую, чем массивный углеродный материал, работу выхода электронов. Это уменьшает электрофизическую нагрузку на материал автокатодов и позволяет получать сильноточные источники электронов с более продолжительным ресурсом эксплуатации. Однако вследствие высокой крутизны автоэмиссионных вольт-амперных характеристик увеличение рабочего напряжения с целью получения сильноточной автоэмиссии часто приводит к неконтролируемому переходу от стабильного режима полевой эмиссии к взрывной эмиссии. Результатом этого является разрушение действующих эмиссионных центров и изменение режима работы источника электронов. Одним из способов предотвращения такого перехода является последовательное подключение к эмиссионной структуре достаточно большого балластного сопротивления, которое, однако, уменьшает общий ток в цепи.

Цель. Исследовать влияние электропроводности алмазографитовых пленочных структур и схемы полевого токоотбора на автоэмиссионные характеристики и стабильность работы источников холодных электронов в сильных импульсных электрических полях микросекундной длительности.

Результаты. Исследованы факторы, определяющие улучшение и повышение стабильности автоэмиссионных характеристик полевых источников электронов, изготовленных на основе композитных наноалмазографитовых пленочных материалов. Установлено, что использование дополнительных управляющих электродов позволяет уменьшить пороги начала автоэмиссии и увеличить максимальные плотности автоэмиссионных токов. При оптимальных управляющих напряжениях, зависящих от электропроводности алмазографитовых пленочных структур, устойчивость полевой эмиссии от перехода к взрывной в сильных импульсных полях микросекундной длительности увеличивается с увеличением длительности импульсов анодного напряжения. Эффективность от использования сеточных напряжений увеличивается с увеличением сопротивлений алмазографитовых нанокомпозитов.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при изготовлении высокостабильных устройств вакуумной микроэлектроники.

1. Фурсей Г.Н., Поляков М.А., Кантонистов А.А., Яфясов А.М., Павлов Б.С., Божевольнов В.Б. Автоэлектронная и взрывная эмиссия из графеноподобных структур // ЖТФ. 2013. Т. 83. № 6. С. 71‒77.
2. Давидович М.В., Яфаров Р.К. Автоэмиссионная шахматная структура на основе алмазографитовых кластеров // ЖТФ. 2018. Т. 88. № 6. С. 283−293.
3. Суздальцев С.Ю., Шаныгин В.Я., Яфаров Р.К. Исследования автоэмиссионного диода с тангенциальным токоотбором из тонкопленочного наноалмазографитового эмиттера // ПЖТФ. 2011. Т. 37. № 11. С. 84−91.
4. Fowler R.H., Nordheim L.W. Electron Emission in Intense Electric Fields // Proc. R. Soc. London. A. 1928. V. 119. P. 173.
5. Усанов Д.А., Яфаров Р.К. Методы получения и исследования самоорганизующихся наноструктур на основе кремния и углерода. Саратов: Изд-во Саратовского государственного ун-та. 2011.